Controller AFM-SPM - Modalità HD-KFM

Un'implementazione ultra sensibile della Kelvin Force Microscopy (KFM)

La Kelvin Force Microscopy (KFM) consente di misurare il potenziale di superficie tra una punta conduttiva oscillante e la superficie. La misurazione del potenziale di superficie può essere utilizzata per determinare proprietà intrinseche come la work function o il band-gap. CSInstruments ha sviluppato un'implementazione ultra-sensibile di KFM denominata High Definition-KFM (HD-KFM), che utilizza 2 lock-in abbinati alle prime due frequenze autonome del cantilever per acquisire sia la topografia che il potenziale di superficie. Questa configurazione unisce i vantaggi dell'approccio single-pass con il potenziamento del segnale elettrico grazie all'adattamento della risonanza meccanica.

HD-KFM: La modalità KFM single-pass più avanzata
KFM-graphene-7Êm
KFM-graphene-7Êm
HD-KFM sviluppato da CSI per il Nano-Observer AFM ha il vantaggio di amplificare il segnale di feedback attraverso la seconda modalità di vibrazione del cantilever. Inoltre consente di tenere la sonda molto più vicina al campo elettrico creato dal potenziale superficiale, rispetto ad altri approcci. Ciò è di estrema rilevanza quando si acquisiscono piccole molecole o materiali bidimensionali.
 
  • Mappatura del potenziale di superficie
  • 2 ° amplificatore lock-in
  • NO LIFT: sensibilità molto elevata e risoluzione spaziale superiore
Single pass VS dual pass (lift)
Single pass VS dual pass (lift)
Single pass VS dual pass (lift)

Sensibilità e risoluzione molto più elevate

Uno dei chiari vantaggi dell'approccio single pass rispetto all'implementazione a doppio passaggio è il miglioramento della risoluzione e della sensibilità poiché la punta rimane nell'ambito del non contatto, ma anche molto più vicino alla superficie, come illustrato nella figura qui sopra. Nell'immagine soprastante viene effettuato un confronto diretto tra le due tecniche su un campione di grafene appoggiato su un substrato SiC. L'immagine del potenziale di contatto ottenuta nella configurazione single pass fornisce un migliore contrasto e risoluzione laterale nell'ambito del grafene. Ciò è dovuto al fatto che in un approccio single pass la punta oscilla più vicino alla superficie (in genere 0,1 nm-0,3 nm, o tocca la superficie in modo intermittente) rispetto alla modalità doublepass o alla lift mode (in genere 10 nm-20 nm). Man mano che il campo elettrico decade con la distanza di separazione, il doppio passaggio standard ha una perdita intrinseca di sensibilità e risoluzione laterale.